Специфичен обем вода, въздух, пари, азот и идеален газ



на специфичен обем тя е интензивна характеристика на всеки елемент или материал. Определя се математически като отношението между обема, зает от определено количество материя (килограм или грам); с други думи, това е реципрочната плътност.

Плътността показва колко тежи 1 ml от веществото (течна, твърда, газообразна или хомогенна или хетерогенна смес), докато специфичният обем се отнася до обема, който заема 1 g (или 1 kg) от него. Така, познавайки плътността на веществото, достатъчно е да изчислим реципрочната стойност, за да определим нейния специфичен обем.

На какво се отнася думата "специфичен"? Когато се каже, че някоя собственост е специфична, тя означава, че тя се изразява като функция от масата, която позволява нейното преобразуване от обширно свойство (което зависи от масата) до интензивно свойство (непрекъснато във всички точки на системата)..

Единиците, в които обикновено се изразява специфичният обем, са (m3/ Kg) или (cm3/ g). Въпреки това, въпреки че това свойство не зависи от масата, то зависи от други променливи, като инциденти на температурата или налягането на веществото. Това причинява един грам вещество да заема повече обем при по-високи температури.

индекс

  • 1 Вода
  • 2 От въздуха
  • 3 Парна
  • 4 Азот
  • 5 От идеалния газ
  • 6 Препратки

От водата

На първото изображение можете да видите капка вода, която се смесва с повърхността на течността. Защото, естествено, това е вещество, неговата маса заема обем като всеки друг. Този макроскопичен обем е продукт на обема и взаимодействията на неговите молекули.

Водната молекула има химична формула Н2Или, с молекулна маса от 18 g / mol приблизително. Плътностите, които тя представя, също зависят от температурата, а при макроскопия се счита, че разпределението на неговите молекули е възможно най-хомогенно..

При стойностите на плътността ρ при температура Т, за изчисляване на специфичния обем течна вода е достатъчно да се приложи следната формула:

v = (1 / ρ)

Изчислява се чрез експериментално определяне на плътността на водата с помощта на пикнометър и след това се извършва математическото изчисление. Тъй като молекулите на всяко вещество са различни един от друг, ще се получи и полученият специфичен обем.

Ако плътността на водата в широк диапазон от температури е 0,997 kg / m3, специфичният му обем е 1,003 m3/ kg.

От въздуха

Въздухът е хомогенна газообразна смес, съставена главно от азот (78%), последвана от кислород (21%) и накрая от други газове от земната атмосфера. Неговата плътност е макроскопска експресия на цялата тази смес от молекули, които не взаимодействат ефективно и се разпространяват във всички посоки..

Тъй като се приема, че веществото е непрекъснато, неговото размножаване в контейнер не променя състава му. Отново, чрез измерване на плътността при описаните условия на температура и налягане, може да се определи кой обем заема 1 g въздух.

Тъй като специфичният обем е 1 / ρ, а ρ е по-малък от този на водата, тогава неговият специфичен обем е по-голям.

Обяснението на този факт се основава на молекулярните взаимодействия на взаимодействията вода и въздух; последният, дори в случай на влага, не кондензира, освен ако не е подложен на много ниски температури и високо налягане.

пара

При същите условия един грам пара ще заема обем, по-голям от този на грам въздух? Въздухът е по-плътен от водата в газова фаза, защото е смес от споменатите по-горе газове, за разлика от водните молекули.

Тъй като специфичният обем е обратен на плътността, един грам пара заема по-голям обем (той е по-малък) от един грам въздух..

Физическите свойства на парата като течност са незаменими в много промишлени процеси: вътре в топлообменниците, за увеличаване на влажността, чисти машини, наред с други..

Има много променливи, които трябва да се вземат под внимание при обработката на големи количества пара в индустрията, особено по отношение на механиката на флуидите..

Азот

Подобно на останалите газове, тяхната плътност зависи значително от налягането (за разлика от твърдите вещества и течностите) и от температурата. По този начин стойностите за техния специфичен обем варират в зависимост от тези променливи. Оттук възниква необходимостта да се определи неговия специфичен обем за изразяване на системата по отношение на интензивните свойства.

Без експериментални стойности, чрез молекулярно разсъждение, е трудно да се сравни плътността на азота с тази на други газове. Азотната молекула е линейна (N≡N) и водната молекула е ъглова.

Като "ред" заема по-малко обем, отколкото "бумерангСлед това може да се очаква, че с определението за плътност (m / V) азотът е по-плътен от водата. Използва се плътност 1.2506 Kg / m3, специфичният обем на условията, при които е измерена тази стойност, е 0.7996 m3/ Kg; това е просто реципрочната (1 / ρ).

От идеалния газ

Идеалният газ е този, който се подчинява на уравнението:

P = nRT / V

Може да се види, че уравнението не разглежда всяка променлива като структура или молекулен обем; нито пък разглежда как молекулите на газа взаимодействат един с друг в пространство, определено от системата.

В ограничен диапазон от температури и налягания всички газове "се държат" равни; поради тази причина е до известна степен допустимо да се приеме, че те се подчиняват на уравнението на идеалните газове. По този начин от това уравнение могат да бъдат определени няколко свойства на газовете, сред които специфичния обем.

За да го изчистим, е необходимо да се изрази уравнението по отношение на променливите плътности: маса и обем. Къртиците са представени с n и са резултат от разделяне на масата на газа с неговата молекулна маса (m / M)..

С променливата маса m в уравнението, ако е разделена по обем, може да се получи плътност; оттук е достатъчно да изчистите плътността и след това да „обърнете” двете страни на уравнението. По този начин окончателно се определя специфичният обем.

По-ниското изображение илюстрира всеки от етапите за достигане на крайния израз на специфичния обем на идеалния газ.

препратки

  1. Wikipedia. (2018). Специфичен обем. Взето от: en.wikipedia.org
  2. Study.com. (21 август 2017 г.). Какво е специфичен обем? - Определение, формула и единици, взети от: study.com
  3. НАСА. (05 май 2015 г.). Специфичен обем Взето от: grc.nasa.gov
  4. Майкъл Дж. Моран и Хауърд Н. Шапиро. (2004 г.). Основи на техническата термодинамика. (Второ издание). Редакционен Reverté, стр. 13.
  5. Тема 1: Концепции за термодинамиката. [PDF]. Взето от: 4.tecnun.es
  6. TLV. (2018). Основни приложения за Steam. Взети от: tlv.com